Il nuovo convento fu dedicato, nel 1548, alla Vergine Annunziata, forse a ricordo di un precedente luogo di culto, la cappella di «Santa Maria la Nunziata» su una strada comunale, nella contrada Lo Casale, su cui la donna fece pubblica rinunzia a favore della Sede Apostolica e vi si insediarono dodici frati Minori dell’Osservanza, i fratres de observantia, famiglia francescana formatasi dal movimento riformista all’interno dello stesso ordine minoritico già a partire dal 1334 con Giovanni della Valle e Paolo Vagnozzi dei Trinci, fino a raggiungere il massimo sviluppo nel XV secolo. La comunità carbonese si impegnava a versare, ai frati, una quota annua di dodici ducati con un impegno straordinario per questa fondazione letto come riappacificazione verso l’ordine francescano dopo l’eresia dei cosiddetti “Fraticelli”.

L’edificio si presenta a navata unica, ma nel tardo Settecento, verosimilmente a seguito dei lavori intrapresi nel 1777, fu aggiunta, alla sinistra dell’ingresso una cappella laterale, tutta dedicata a San Francesco, dove è conservata l’imponente e suggestiva statua lignea del santo d’Assisi. L’opera è protetta dalle vetrine di una teca dal telaio in legno e sulla quale compare la data di realizzazione: l’anno 1860. Si può, invece, far risalire la “costruzione” della statua alla prima metà del 1700, un’incisione sul retro del manufatto sottolinea un intervento di restauro datato al 1799. Nell’opera dell’arcivescovo di Urbino, Paolo Emilio Santoro, Storia del monastero di Carbone nell’edizione dello Spena del 1859, si legge che la statua di San Francesco è «di eccellente scoltura di incerto autore e che vuolsi venuta da Costantinopoli, per divozione del letterato Giuseppe Felgariai chierico Carbonese, che soffrì le dure catene de’ Turchi in Costantinopoli ove fu condotto da’ pirati che lo catturarono […]».

Nella cappella di San Francesco sono conservate anche numerose tele. Tra queste si può apprezzare l’Immacolata tra i Santi Francesco d’Assisi e Antonio da Padova, databile tra la fine del Cinquecento e l’inizio del Seicento. A Giovanni de Gregorio detto il Pietrafesa, uno dei maestri più noti e meglio conosciuti della pittura lucana tra la fine del Cinquecento e la prima metà del secolo successivo, invece, è da riferire l’intenso San Vito martire attestato in antico nel coro del convento. Il volto dall’espressione malinconica e dai grandi occhi rivolti verso lo spettatore, le pieghe accartocciate del manto, i chiaroscuri netti e profondi mettono in luce le caratteristiche tipiche del repertorio del de Gregorio. Di dubbia provenienza, infine, perché non attestato in nessuno degli inventari finora ritrovati, è il tondo raffigurante San Francesco da Paola, attribuito di recente a Salvatore Ferrari da Rivello. Sempre alla fase tardo settecentesca della decorazione, perduta a seguito dei ripetuti terremoti attestati a metà Ottocento, è possibile legare gli ovali con i santi Carlo Borromeo, Giovanni Battista, Giuseppe, Leonardo, Vito e Caterina d’Alessandria che ornavano, allora come oggi, le cimase degli altari laterali.

Davvero notevole, al di fuori del cappellone, è l’imponente Visione di San Francesco alla Porziuncola di Francesco Oliva, un tempo su uno degli altari laterali e oggi sul presbiterio al lato destro dell’altare maggiore. Mentre, nella nicchia del secondo altare, sulla destra entrando in chiesa, si può osservare la traccia più antica di decorazione: un affresco raffigurante la Maddalena, la cui datazione è probabilmente da collocare tra la fine del Cinquecento e l’inizio del secolo seguente.

Sui lati della navata si incontrano interessanti e peculiari statue che confermano l’alta committenza. Tra le più significative, vi sono: una raffinata statua che raffigura Santa Rosa da Viterbo, datata alla prima metà del XVIII secolo. Essa va identificata con quella posta in una nicchia di stucco dell’altare patronato della famiglia Spena, da cui fu restaurata nel 1849 come ricorda l’iscrizione alla base. La statua di Santa Caterina di Alessandria che in origine si trovava in una cappella sita in località Montechiaro, in rovina già agli inizi del secolo XIX. La cappella di Santa Caterina d’Alessandria a Montechiaro fu voluta dal commendatario Giulio Antonio Santoro in ricordo di quella esistente prima dell’incendio del 1432. Rovinò al suolo in seguito al terremoto del 20 novembre 1836 ma la statua che vi si venerava fu salvata e posta sull’altare eretto nel 1837 «per pubblico voto» all’interno della chiesa di san Luca Abate con somme elargite dall’arciprete don Giacomo de’ Nigris e di sua zia, così si legge dallo Spena. Solo recentemente, la statua è stata traslocata nella chiesa del convento francescano.